高一物理《第二章第2節(jié)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度》課件

1、理解教材新知把握熱點(diǎn)考向應(yīng)用創(chuàng)新演練第2節(jié)知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二考向二第二章考向一考向三隨堂基礎(chǔ)鞏固課時(shí)跟蹤訓(xùn)練返回返回返回返回返回返回 自學(xué)教材自學(xué)教材 1向心力及其方向向心力及其方向 (1)定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的方向始終指向定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的方向始終指向 的合力。的合力。 (2)方向：始終指向圓心，總是與運(yùn)動(dòng)方向方向：始終指向圓心，總是與運(yùn)動(dòng)方向 。 (3)作用：向心力只改變速度作用：向心力只改變速度 ，不改變速度，不改變速度 ，因此向心力不做功。因此向心力不做功。圓心圓心垂直垂直方向方向大小大小返回2向心力的大小向心力的大小(1)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究 探究目的：探究向心力大

2、小探究目的：探究向心力大小F與質(zhì)量與質(zhì)量m、角速度、角速度和半徑和半徑r之之間的關(guān)系。間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)方法： 。實(shí)驗(yàn)過程：實(shí)驗(yàn)過程：a保持保持、r相同，研究向心力相同，研究向心力F與小球質(zhì)量之間的關(guān)系。與小球質(zhì)量之間的關(guān)系。b保持保持 相同，研究向心力相同，研究向心力F與與 之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。c保持保持、m相同，研究向心力相同，研究向心力F與半徑與半徑r之間的關(guān)系。之間的關(guān)系?？刂谱兞糠刂谱兞糠╩、r角速度角速度返回 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小，在實(shí)驗(yàn)結(jié)論：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小，在質(zhì)量和角速度一定時(shí)，與半徑成質(zhì)量和角速度一定時(shí)，與半徑成 比；在質(zhì)量和半徑

3、一比；在質(zhì)量和半徑一定時(shí)，與角速度的平方成定時(shí)，與角速度的平方成 比；在半徑和角速度一定時(shí)，比；在半徑和角速度一定時(shí)，與質(zhì)量成與質(zhì)量成 比。比。 (2)向心力的公式：向心力的公式： F 或或F 。正正正正正正m2r返回 重點(diǎn)詮釋重點(diǎn)詮釋 返回 2向心力是效果力向心力是效果力 向心力因其方向時(shí)刻指向圓心而得名，是效果力。向心力因其方向時(shí)刻指向圓心而得名，是效果力。 它的作用效果是只改變速度方向不改變速度大小。它的作用效果是只改變速度方向不改變速度大小。它不是具有特定性質(zhì)的某種力，任何性質(zhì)的力都可以作它不是具有特定性質(zhì)的某種力，任何性質(zhì)的力都可以作為向心力。受力分析時(shí)不分析向心力。為向心力。受力分

4、析時(shí)不分析向心力。返回 3向心力的特點(diǎn)向心力的特點(diǎn) (1)向心力垂直于速度方向，永遠(yuǎn)不做功，向心力不是向心力垂直于速度方向，永遠(yuǎn)不做功，向心力不是恒力，而是變力。恒力，而是變力。 (2)向心力與圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是：不是因?yàn)槲矬w做圓周向心力與圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是：不是因?yàn)槲矬w做圓周運(yùn)動(dòng)才產(chǎn)生向心力，而是向心力作用迫使物體不斷改變速運(yùn)動(dòng)才產(chǎn)生向心力，而是向心力作用迫使物體不斷改變速度方向而做圓周運(yùn)動(dòng)。度方向而做圓周運(yùn)動(dòng)。返回 4向心力的來源向心力的來源 向心力不是根據(jù)力的性質(zhì)來命名的力，它不是物體受向心力不是根據(jù)力的性質(zhì)來命名的力，它不是物體受到的另外的一種力，它可以是重力、彈力、摩擦力等各種到的另外的

5、一種力，它可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是它們的合力或者是某個(gè)力的分力。性質(zhì)的力，也可以是它們的合力或者是某個(gè)力的分力。 (1)向心力可以由重力提供，如用細(xì)線拴住小球在豎向心力可以由重力提供，如用細(xì)線拴住小球在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)它經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，若線的拉力恰好為零，直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)它經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，若線的拉力恰好為零，則此時(shí)向心力由重力提供，則此時(shí)向心力由重力提供，F(xiàn)向向G，如圖，如圖221(a) 。 (2)向心力可以由彈力提供，如用細(xì)線拴住小球在光向心力可以由彈力提供，如用細(xì)線拴住小球在光滑的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由繩的拉力滑的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由繩的拉力T(即彈

6、即彈力力)提供，即提供，即F向向T，如圖，如圖(b)。返回圖圖221 (3)向心力可以由摩擦力提供，如物體隨轉(zhuǎn)盤做勻速向心力可以由摩擦力提供，如物體隨轉(zhuǎn)盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且物體相對(duì)轉(zhuǎn)盤靜止，向心力由轉(zhuǎn)盤對(duì)物體圓周運(yùn)動(dòng)，且物體相對(duì)轉(zhuǎn)盤靜止，向心力由轉(zhuǎn)盤對(duì)物體的靜摩擦力提供，即的靜摩擦力提供，即F向向f，如圖，如圖(c)。返回 (4)向心力可以由合力來提供，如細(xì)線拴住小球在豎直向心力可以由合力來提供，如細(xì)線拴住小球在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)向心力由線的面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)向心力由線的拉力拉力T和重力和重力G的合力提供，即的合力提供，即F向向TG，如圖，如圖(d)

7、。 (5)向心力可由某個(gè)力的分力提供，小球在細(xì)線作用下，向心力可由某個(gè)力的分力提供，小球在細(xì)線作用下，在水平面內(nèi)做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，向心力由線的拉力在水平面內(nèi)在水平面內(nèi)做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，向心力由線的拉力在水平面內(nèi)的分力提供，即的分力提供，即F向向F1，如圖，如圖(e)。返回1關(guān)于向心力的下列說法中正確的是關(guān)于向心力的下列說法中正確的是()A物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生了一個(gè)指向圓心的力物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生了一個(gè)指向圓心的力就是向心力就是向心力B向心力不能改變做圓周運(yùn)動(dòng)物體的速度大小向心力不能改變做圓周運(yùn)動(dòng)物體的速度大小C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其向心力是不變的做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其向心力是不變的D做圓周

8、運(yùn)動(dòng)的物體，其所受外力的合力的方向一做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其所受外力的合力的方向一定指向圓心定指向圓心返回解析：解析：向心力由其他性質(zhì)的力提供，使物體做圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由其他性質(zhì)的力提供，使物體做圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤。向心力只改變速度的方向，選項(xiàng)錯(cuò)誤。向心力只改變速度的方向，選項(xiàng)B正確。做勻正確。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力的大小保持不變，而方向時(shí)刻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力的大小保持不變，而方向時(shí)刻在改變，選項(xiàng)在改變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其合力就是錯(cuò)誤。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其合力就是向心力，一定指向圓心；但做變速率圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受向心力，一定指向圓心；但做變速率圓周運(yùn)動(dòng)的物體

9、所受外力的合力并不一定指向圓心，選項(xiàng)外力的合力并不一定指向圓心，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案：答案：B返回自學(xué)教材自學(xué)教材向心力向心力2r圓心圓心返回重點(diǎn)詮釋重點(diǎn)詮釋 對(duì)向心加速度的理解對(duì)向心加速度的理解 (1)意義：描述線速度方向變化的快慢。意義：描述線速度方向變化的快慢。 (2)方向：總是沿著圓周運(yùn)動(dòng)的半徑指向圓心，不論方向：總是沿著圓周運(yùn)動(dòng)的半徑指向圓心，不論加速度加速度a的大小是否變化，的大小是否變化，a的方向是時(shí)刻改變的，所以的方向是時(shí)刻改變的，所以圓周運(yùn)動(dòng)一定是變加速運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)一定是變加速運(yùn)動(dòng)。返回返回 對(duì)大小變化的理解對(duì)大小變化的理解 a當(dāng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定時(shí)，向心加速度的大小

10、當(dāng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定時(shí)，向心加速度的大小與角速度的平方成正比，也與線速度的平方成正比。隨頻率與角速度的平方成正比，也與線速度的平方成正比。隨頻率的增加或周期的減小而增大。的增加或周期的減小而增大。 b當(dāng)角速度一定時(shí)，向心加速度與運(yùn)動(dòng)半徑成正比。當(dāng)角速度一定時(shí)，向心加速度與運(yùn)動(dòng)半徑成正比。 c當(dāng)線速度一定時(shí)，向心加速度與運(yùn)動(dòng)半徑成反比。當(dāng)線速度一定時(shí)，向心加速度與運(yùn)動(dòng)半徑成反比。 (4)向心加速度公式也適用于非勻速圓周運(yùn)動(dòng)。向心加速度公式也適用于非勻速圓周運(yùn)動(dòng)。返回返回答案：答案：B返回返回 例例1一圓盤可繞通過圓盤中心一圓盤可繞通過圓盤中心O且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤上且垂直于盤面的

11、豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤上放置一小木塊放置一小木塊A，它隨圓盤一起做勻速，它隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖圓周運(yùn)動(dòng)，如圖222所示，則關(guān)于所示，則關(guān)于木塊木塊A的受力，下列說法正確的是的受力，下列說法正確的是()圖圖222返回 A木塊木塊A受重力、支持力和向心力受重力、支持力和向心力 B木塊木塊A受重力、支持力和靜摩擦力，摩擦力的方受重力、支持力和靜摩擦力，摩擦力的方向與木塊運(yùn)動(dòng)方向相反向與木塊運(yùn)動(dòng)方向相反 C木塊木塊A受重力、支持力和靜摩擦力，摩擦力的方受重力、支持力和靜摩擦力，摩擦力的方向指向圓心向指向圓心 D木塊木塊A受重力、支持力和靜摩擦力，摩擦力的方受重力、支持力和靜摩擦力，摩擦力的方向與

12、木塊運(yùn)動(dòng)方向相同向與木塊運(yùn)動(dòng)方向相同返回 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩個(gè)方面：解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩個(gè)方面： (1)向心力不是物體受的力。向心力不是物體受的力。 (2)靜摩擦力的方向與木塊相對(duì)圓盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢方向靜摩擦力的方向與木塊相對(duì)圓盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反。相反。 解析解析因?yàn)樾∧緣K隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受重因?yàn)樾∧緣K隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受重力、支持力和靜摩擦力的作用，而靜摩擦力又充當(dāng)了木塊做力、支持力和靜摩擦力的作用，而靜摩擦力又充當(dāng)了木塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，所以A錯(cuò)；因?yàn)槟緣K的運(yùn)動(dòng)方向總錯(cuò)；因?yàn)槟緣K的運(yùn)動(dòng)方向總是沿該點(diǎn)的切線方向，而

13、靜摩擦力的方向是時(shí)刻指向圓心的，是沿該點(diǎn)的切線方向，而靜摩擦力的方向是時(shí)刻指向圓心的，所以所以B、D錯(cuò)，錯(cuò)，C對(duì)。對(duì)。 答案答案C返回 借題發(fā)揮借題發(fā)揮 (1)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其合外力一定指向圓心，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其合外力一定指向圓心，提供向心力。提供向心力。 (2)判斷向心力的來源應(yīng)首先確定物體做圓周運(yùn)動(dòng)的判斷向心力的來源應(yīng)首先確定物體做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心及其軌道所在平面，并對(duì)物體進(jìn)行受力分析，找出圓心及其軌道所在平面，并對(duì)物體進(jìn)行受力分析，找出哪個(gè)力或哪些力的合力指向圓心，則這個(gè)力哪個(gè)力或哪些力的合力指向圓心，則這個(gè)力(或合力或合力)即為即為該圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。該圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。

14、返回1.如圖如圖223所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上緊所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個(gè)物體和圓桶一起運(yùn)動(dòng)，則物體所受的靠著一個(gè)物體和圓桶一起運(yùn)動(dòng)，則物體所受的向心力是向心力是()A彈力彈力B重力重力C靜摩擦力靜摩擦力 D滑動(dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力解析：解析：物體隨圓桶一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平面為水物體隨圓桶一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平面為水平面，一定是由水平方向圓桶對(duì)物體的彈力提供向心力，平面，一定是由水平方向圓桶對(duì)物體的彈力提供向心力，故故A正確。正確。答案：答案：A返回 例例2如圖如圖224所示為兩所示為兩級(jí)皮帶傳動(dòng)裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)皮帶均級(jí)皮帶傳動(dòng)裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)皮帶均不打滑，中間兩個(gè)輪子是固定在不

15、打滑，中間兩個(gè)輪子是固定在一起的，輪一起的，輪1的半徑和輪的半徑和輪2的半徑相同，輪的半徑相同，輪3的半徑和輪的半徑和輪4的半徑相同，且為輪的半徑相同，且為輪1和輪和輪2半徑的一半，則輪半徑的一半，則輪1邊緣的邊緣的a點(diǎn)和輪點(diǎn)和輪4邊緣的邊緣的c點(diǎn)相比點(diǎn)相比()圖圖224返回返回答案答案D返回 借題發(fā)揮借題發(fā)揮 (1)在傳動(dòng)裝置中要抓住兩個(gè)基本關(guān)系：在傳動(dòng)裝置中要抓住兩個(gè)基本關(guān)系： 皮帶皮帶(或齒輪或齒輪)帶動(dòng)的接觸面上線速度大小相等。帶動(dòng)的接觸面上線速度大小相等。 同一轉(zhuǎn)軸同一轉(zhuǎn)軸(除軸心除軸心)上的各部分角速度相等。上的各部分角速度相等。 (2)在線速度相等的情況下，比較向心加速度的大小，

16、在線速度相等的情況下，比較向心加速度的大小，用公式用公式av2/r；在角速度相等的情況下，用公式；在角速度相等的情況下，用公式ar2則較為方便。則較為方便。返回2如圖如圖225所示，所示，O、O1為兩個(gè)皮帶為兩個(gè)皮帶輪，輪，O輪的半徑為輪的半徑為r，O1輪的半徑為輪的半徑為R，且且Rr，M點(diǎn)為點(diǎn)為O輪邊緣上的一點(diǎn)，輪邊緣上的一點(diǎn)，N點(diǎn)為點(diǎn)為O1輪上的任意一點(diǎn)，當(dāng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輪上的任意一點(diǎn)，當(dāng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)過設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不打滑程中不打滑)，則，則()圖圖225 返回AM點(diǎn)的向心加速度一定大于點(diǎn)的向心加速度一定大于N點(diǎn)的向心加速度點(diǎn)的向心加速度BM點(diǎn)的向心加速度一定等于點(diǎn)的向心加速度一定等于

17、N點(diǎn)的向心加速度點(diǎn)的向心加速度CM點(diǎn)的向心加速度可能小于點(diǎn)的向心加速度可能小于N點(diǎn)的向心加速度點(diǎn)的向心加速度DM點(diǎn)的向心加速度可能等于點(diǎn)的向心加速度可能等于N點(diǎn)的向心加速度點(diǎn)的向心加速度返回答案：答案：A返回 例例3如圖如圖226所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)質(zhì)量相等的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)質(zhì)量相等的小球的小球A和和B緊貼著筒的內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做緊貼著筒的內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則以下說法中正確的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則以下說法中正確的是() AA球的線速度必定大于球的線速度必定大于

18、B球的線速度球的線速度 BA球的角速度必定小于球的角速度必定小于B球的角速度球的角速度 CA球的運(yùn)動(dòng)周期必定小于球的運(yùn)動(dòng)周期必定小于B球的運(yùn)動(dòng)周期球的運(yùn)動(dòng)周期 DA球?qū)ν脖诘膲毫Ρ囟ù笥谇驅(qū)ν脖诘膲毫Ρ囟ù笥贐球?qū)ν脖诘膲毫η驅(qū)ν脖诘膲毫Ψ祷胤祷?解析解析小球小球A和和B的受力情況如圖所示，的受力情況如圖所示，由圖可知，兩球的向心力都來源于重力由圖可知，兩球的向心力都來源于重力mg和和支持力支持力N的合力，建立如圖所示的坐標(biāo)系，則的合力，建立如圖所示的坐標(biāo)系，則有：有： N1Nsin mg N2Ncos F 所以所以Fmgcot 。返回答案答案AB返回 借題發(fā)揮借題發(fā)揮 從動(dòng)力學(xué)角度解決圓周運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，在分析受力和從動(dòng)力學(xué)角度解決圓周運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，在分析受力和力的分解基礎(chǔ)上明確哪部分力充當(dāng)向心力。另外在比較力的分解基礎(chǔ)上明確哪部分力充當(dāng)向心力。另外在比較某個(gè)物理量的大小時(shí)，通常應(yīng)寫出這個(gè)物理量的表達(dá)式，某個(gè)物理量的大小時(shí)，通常應(yīng)寫